CSAMT在粤西某金多金属矿勘查中的应用

王俊生

（广东省核工业地质局二九三大队，广东广州 510800）

CSAMT在粤西某金多金属矿勘查中的应用

王俊生*

（广东省核工业地质局二九三大队，广东广州 510800）

通过粤西某金多金属矿开展可控源音频大地电磁测深（CSAMT）工作，大致查明了测线控制范围内地层、构造及岩体的空间展布特征，初步总结出所测得的异常与含矿地质体的空间关系。通过分析该区岩（矿）石的电性特征，认为低阻及高阻异常并非矿致异常，浅部高、低阻异常的过渡区才是找矿的有利部位。通过实地测量成果与地质研究成果，各测线之间的电阻率断面图与异常形态和位置对应较好，与已知的地质信息相吻合。设计工程验证，在“攻深找盲”方面取得了良好效果。

可控源音频大地电磁测深；浸染状矿体；隐伏矿体；二维反演；断面异常

可控源音频大地电磁测深(CSAMT)是一种利用人工场源进行频率域深部探测的地球物理方法，它具有供电电流大、压制干扰强、探测深度大等特点[1-2]。本文以粤西某金多金属矿采用CSAMT方法勘查为例，说明其作为探测一定深度范围内电性结构的可操作性和重要意义。工作区内坡地覆盖，残积坡厚度约4～8m，局部可达数十米，基岩出露很少，寻找隐伏矿体存在一定困难。因此需进行物探测深勘查。但矿区水田较多，地表水充沛，加之附近采矿和居民用电使得天然大地电磁信号受到严重干扰。块状矿体具低电阻率特征。在可控源勘查中能引起低阻异常,但还要在规模和埋深条件方面得到满足才行,另外还要和其他低阻地层,如炭质板岩及破碎带等引起的低阻异常进行区分。配合使用激发极化法时,都碰到了炭质地层干扰的问题,矿体引起的激电异常被淹没在了由炭质引起的大范围、高值ηs异常中,根本无法区分。这种情况下我们最终选择可控源音频大地电磁测深进行勘查，它同时具有剖面法和测深法双重性质,其观测和解释结果能提供剖面下整个断面的电性分布。这样,在正确了解了该区岩(矿)石电性特征的基础上,可以推断地下岩(矿)石的分布,进而达到直接或间接找矿的目的。本区CSAMT测量工作使用V8多功能电法工作站,接收极距MN为40m，发射极距AB为1200m，收发距r≥10000m，工作频率1～8192Hz,数据反演采用带地形二维光滑反演[3-4]。

1 矿区地质

1.1 区域地质概况

工作区位于云开后加里东隆起之罗定海西—印支拗陷带内，恰处于吴川—四会断裂带、广宁—罗定断裂带、贵子—罗镜弧形构造带三者围限的“构造强应变三角区”内，是地质构造活动十分强烈的地区之一。粤西罗定盆地是一个北东走向的白垩纪断陷盆地。盆地基底及周边由震旦纪浅变质砂岩、奥陶纪砂质页岩、泥盆纪灰岩、石炭纪灰岩组成，是一个走向北东、两翼不对称的向斜构造。罗定盆地内岩浆活动较强，主要分布在盆地西南部内外，以燕山晚期八帘山花岗斑岩体为代表，形成了连州—围底—镇安岩浆活动带。罗定盆地东南侧为吴川—四会深断裂带，北西侧为广宁—罗定大断裂，西南侧为贵子弧形断裂带。罗定盆地及周边有较为丰富的矿产资源，勘查区内有连州金银铁锰矿，其南部有新榕锰矿，西部有云致黄铁矿，东部有古榄301铀矿点。

1.2 测区地质特征

（1）地层。勘查区内主要见奥陶系、泥盆系、白垩系和第四系地层出露，地层之间呈不整合接触关系，东西向展布。燕山晚期八帘山岩体出露于勘查区东部，岩性为花岗斑岩；勘查区内及外围发育花岗斑岩脉和石英脉，沿近东西向构造和北北西向构造充填。区内构造活动较强烈，发育东西向褶皱、压扭性逆断层。

（2）构造。勘查区内构造活动强烈。在勘查区南部发育由奥陶系和泥盆系形成的褶皱构造，轴面近东西走向，如连州背斜、新榕向斜。断裂构造主要发育有近东西向和北北西向2组，近东西向断裂构造普遍被其他方向的断裂构造错断。

（3）岩浆岩。勘查区内岩浆岩主要是燕山晚期形成的酸性小岩体和沿近东西向、北北西向断裂构造充填的酸性岩脉。酸性小岩体零星分布在勘查区西部，充填在近东西向、近南北向张性断裂带中，由花岗斑岩组成。酸性岩脉广泛出露于勘查区近东西一线的北部白垩系地层中。沿近东西向、北北西向断裂充填，成分主要有花岗斑岩、石英斑岩、二长斑岩和石英闪长玢岩等。东西向的酸性岩脉形成较早，成分以花岗斑岩为主，北北西向的酸性岩脉形成较晚，成分以石英为主。前人在近南北向的石英脉中发现了多条金矿带。

（4）矿化特征。勘查区位于罗定盆地南部，具有较好的成矿地质条件，已发现较好的矿床、矿点。在勘查区内有黄胆岭含金银多金属硫化物矿床、石英脉型金矿点和脉状金银多金属矿点：

连州金银铁锰多金属矿矿体产于滑覆断裂中，呈似层状产出。所有矿体已氧化，矿石为含金银的铁锰质氧化角砾，呈松散土状、蜂窝状、角砾状。矿石的矿物成分主要为自然金、自然银、银金矿、褐铁矿、赤铁矿、软锰矿和硬锰矿，金银矿物呈微细状赋存于褐铁矿、软锰矿和软泥中。

石英脉型金矿赋存在连州滑覆体系形成的近SN向横张断裂带中，形成呈带状展布的石英脉型金矿。矿体形态和产状严格受断裂构造裂隙控制，产状相似，均为北北西或近南北走向，倾向东，倾角陡，矿体以含金石英脉为主，少数为破碎蚀变岩型。

2 地球物理特征

测区内主要出露第四纪的风化残积层，白垩系粉砂岩、砾岩，奥陶系变质砂岩，燕山晚期花岗斑岩。由于组成各种岩石物质成分的不同，电阻率差异明显，为CSAMT观测提供了很好的前提条件。粉砂岩、砂岩、变质砂岩、花岗斑岩、石英主要为高阻特征；构造带或（蚀变）地质体，因富集铅锌、金、银的矿物而表现为低阻异常特征。赋矿构造带或地质体与围岩的电阻率存在差异，在进行地下电阻率探测时，将会出现相对的异常分布，按照地质体特征及空间规律，利用异常的展布，从而确定地质体的空间展布形态。

依照区内物性测定结果并结合前人资料分析，各种岩矿石的导电特性和激发极化特性如表1所示。

由此可见，本区的黄铁矿、磁黄铁矿、浸染状金矿、铅锌矿在导电特性和激发极化特性方面与围岩都存在明显的差异，断面异常等值线密集梯级带、等值线沿一定线性方向的扭曲、高或低值异常向一定方向的突出、垂向与水平方向异常的不连续与错位等现象预示断裂构造的存在。因此在区内应用电阻率法和激发极化寻找和圈定黄铁矿和磁黄铁矿体基本上是具备地球物理条件的。

表1 岩矿石电阻率一览表

3 资料解释与地质推断

3.1 资料解释思路

测区共开展相互平行的5条可控源音频大地电磁测深剖面测量，线距100m、点距20m。分别为1、2、3、4、5线，其中2线穿过已知矿体走向，其余线分别布置在2线两侧对其延伸进行追索控制，通过野外物性测量，结合前人物性资料，初步认为本区矿体具有低电阻率特征。此外，工区地表、地下水丰沛，矿体受不整合面控制，显示为中低异常。

CSAMT工作主要反映工作区内垂向电性结构特征，本区地层主要为震旦系浅变质砂岩、奥陶系砂质页岩、泥盒系花岗斑岩为主，经高温、高压重熔后，内部物质分布均匀，构成本区电阻率背景值场，其卡尼亚电阻率在断面上一般表现为1000Ω·m以上，其分布与地层分布范围一致，在断面图上呈较大区域分布的背景场特征，异常形态上变质岩引起的异常差异较大，岩浆侵入，往往选加前期前期溶体，发生重溶、交代，形成复杂的电性异常特征。而异常等值线密集梯度带，一定线性方向的扭曲，低值异常一定方向的突出，异常的不连续与错位等现象预示断裂构造的存在。

视电阻率是综合性很强的参数，与测量装置相关，在相同装置条件下，其值主要取决于地质体积规模大小，空间位置与围岩电阻率的相对关系，反映的是MN有效测量区域内岩（矿）石的综合效应，由于地层岩性电性之间的差异，构造形迹的多样性，纵向地层接触关系的变化，横向地层的不同组合，上覆与下伏地层的起伏形态，后期岩体的侵入，岩层的各向异性等等因素都可能导致异常的复杂化，从而决定了异常形态的走向，圈闭形态与展布形态及其量值大小。

3.2 解释与推断

本区以基本线距100m，测线方位90°。剖面异常面貌与电性结构相似，以1、2号线卡尼亚视电阻率共轭梯度反演断面异常为例进行分析解释。

1号剖面线长1400m，共20个CSAM下观测点，沿测线地形起伏较强烈，相对高差60m，平均高程150m，测线0m标高存在一低阻层，根据已知钻孔资料推断为砾岩层，该层被构造运动及后期热液侵入后裂隙较为发育。地下水活动为强烈，表现为低阻异常。在粉砂岩、含砾砂岩、石英砂岩以及变质砂岩存在位置都体现为相对的高阻特征。除砾岩层这样的低阻层和高阻砂岩层外，还有该区构造内含水也表现为相对低阻异常，且往深部延伸较为明显。

图1为1号线共轭梯度反演异常断面图。图中以红色基调标示高阻，以蓝色标示低阻，大范围的中阻背景场则以红—蓝色过渡色为主。图中800～2000Ω·m为背景，主要反映本区广泛出露的砂岩岩性特征。在背景上表现为形态各异范围不一的高阻异常，及呈条带状分布的低阻异常相间，形成一较复杂的异常格局，叠加异常较为明显。

1号线从剖面整体来看电阻率普遍偏高，最高达到25100.0Ωm，80、102、126、142、160、180测点号位置下方为6条构造带，表现为低阻异常。114、138、172、192号测点位置下方为斑岩体，且114、172、192号测点地表相应位置均有出露，表现为高阻特征。110、150、182号测点下方为3个异常体，表现为高阻体位置的相对低阻。

图2为穿过见矿已知孔的CSAMT剖面，其位置在工作区的南部，其线号为2号线。从剖面整体来看电阻率普遍偏高，最高达到158400Ω·m，从图2中可以看出反映出4层地电结构，地表层0～100m范围内为第四系覆盖区，从可控源音频大地测深二维反演图2中表现为低阻层特性。128、140、160、178测点号位置下方为4条构造带，表现为低阻异常。110、192、202测点号位置下方为斑岩体，表现为高阻特征。146号测点下方推测主要为石英脉，表现为高阻特征。118、132～150、170、196号测点下方为4个异常体，表现为高阻体位置的相对低阻，而高阻层中分布的低阻体为有利的矿化体分布区。据实际钻孔资料证明此次的电阻率异常与矿化位置相对吻合。

基于以上认识,对可控源断面出现的推断矿化异常进行了验证,共布置了2个钻孔,均见矿,1线和2线的2个钻孔见矿较好(分别见矿标高为-150m、-300m),其中位于1线155点的ZKXXXX见矿厚度为13m。由验证结果可以看出,对可控源电阻率异常的分析和解释是正确的,矿体和高阻—低阻过渡异常有关,都出现在高阻、低阻异常相间的梯度带上。

4 结论

本次CSAMT测量在该金多金属矿区探测隐伏矿体的成功应用，对以后在该区和其它可类比地区的深部找矿工作具有重要参考意义。基于本区成矿规律及岩、矿石电性特点,在利用可控源音频大地电磁法资料反演出地电断面图(地下电性分布)的基础上,将从低阻体到高阻体的过渡带作为找矿的有利地段,获得了良好的效果。随着经济发展，人类对矿产资源需求量不断增加，地表及浅部矿产日渐枯竭，向深部寻找隐伏矿产已成为矿产勘查的新趋势。在地质找矿理论的指导下，随着新技术及仪器的推广和应用，寻找隐伏矿产将会不断有新的突破。

[1]何继善.可控源音频大地电磁测深[M].长沙:中南工业大学出版社，1990.

[2]石昆法.可控源音频大地电磁法理论与应用[M].北京:科学出版社，1999.

[3]雷达，孟小红，王书民，等.复杂地形条件下的可控源音频大地电磁测深数据二维反演技术及应用效果[J].物探与化探, 2004.

[4]王若,王妙月.可控源音频大地电磁数据的反演方法[J].地球物理学进展,2003（6）.

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1004-5716(2015)08-0145-04

2014-08-15

王俊生（1968-），男（汉族），广东茂名人，工程师，现从事固体矿产地球物理勘查工作。